Расчет скорых безнапорных фильтров обезжелезивания воды

Технология обработки предусматривает аэрацию воды (насыщение кислородом воздуха) на простейших устройствах и последующее фильтрование на скорых фильтрах [19].

7.2 Расчет скорых безнапорных фильтров

В данном проекте рассчитаем типовой фильтр обезжелезивания воды, который представлен на рисунке 7.2.

Вода в фильтре насыщается кислородом воздуха при изливе ее из воронки с высоты 500 – 600 мм. При падении воды с такой высоты концентрация кислорода в ней достигает 5 – 7 мг/дм³; при этом частично удаляется растворенная двуокись углерода. Воронка располагается в кармане фильтра [13].

Метод упрощенной аэрации основан на окислении ионов двухвалентного железа и задержании образующихся соединений в толще загрузки фильтра. При этом на зернах фильтрующего слоя одновременно происходят реакции окисления и гидролиза.

1 – подача исходной воды; 2 – отвод фильтрата; 3 – подача промывной воды; 4 – отвод промывной воды; 5 – поддерживающие слои фильтра; 6 – фильтрующий материал; 7 – воздушник; 8 – желоб; 9 – трубопровод опорожнения

Рисунок 7.2 – Схема типового фильтра обезжелезивания воды

Сыпучие материалы, используемые в качестве загрузки, должны обеспечивать разделение в восходящем потоке промывной жидкости хлопьев железа от зерен загрузки. В качестве таких материалов применяются кварцевый песок, дробленые горные породы и другие тяжелые сыпучие среды.

К достоинствам метода упрощенной аэрации с фильтрованием относятся простота обслуживания, технологическая надежность, низкая себестоимость очистки, безреагентная обработка воды [13].

7.2.1 Определение размеров фильтра

Определим производительность очистной станции

Q_ос = α · Q_{сут max},                                            (7.1)

                                    (7.2)

м³/сут.

Q_ос = 1466,84 м³/сут = 61,12 м³/ч = 17 л/с.

При расходе очистных сооружений Q_{ос ч} = 61,12 м³/ч или q_{ос с} = 17 л/с.

Суммарная площадь скорых фильтров будет

                          (7.3)

 м².

Количество фильтров N, шт, должно быть

                                             (7.4)

≈ 2 шт.

Площадь одного фильтра будет 10,4 : 2 = 5,2 м² с размером в плане 2 × 2,6 м.

7.2.2 Подбор состава загрузки фильтра

Загрузка фильтра принята согласно данным таблиц 32 и 34 [14]. Высота фильтрующего слоя h_ф = 700 мм с минимальным диаметром зерен 0,5 мм и максимальным 1,2 мм. Эквивалентный диаметр зерен d_э = 0,7 мм, а коэффициент неоднородности K_н = 2.

Поддерживающие слои имеют общую высоту 500 мм и крупность зерен 2 – 32 мм (таблица 33 [14]).

7.2.3 Расчет распределительной системы фильтра

В проектируемом фильтре распределительная система служит как для равномерного распределения промывной воды по площади фильтра, так и для сбора профильтрованной воды.

Интенсивность промывки принята ω = 12,0 дм³/(с ∙ м²) (таблица 37 [14]). Тогда количество промывной воды q_пр, л/с, необходимой для одного фильтра, будет

.                                               (7.5)

л/с.

Диаметр коллектора распределительной системы определим по скорости входа промывной воды d_кол = 250 мм, что при расходе 62,4 л/с соответствует скорости v_кол = 1,17 м/с.

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределительной системы при расстояниях между ними m = 0,27 м (рекомендуемая m =  = 0,25 ÷ 0,35 м) и наружном диаметре коллектора D_кол = 280 мм, составит:

м², а расход промывной воды q_отв, л/с, поступающей через одно ответвление,

.                                             (7.6)

 л/с.

Диаметр труб ответвлений принимаем d_отв = 50 мм, тогда скорость воды в ответвлениях будет v= 1,79 м/с (что не превышает рекомендуемой